Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor Unidad FORMACIÓN PROFESIONAL A DISTANCIA CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO 5 Regulación de Motores MÓDULO Instalaciones Eléctricas y Automatismos Título del Ciclo: TÉCNICO EN MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES DE FRÍO, CLIMATIZACIÓN Y PRODUCCIÓN DE CALOR Título del Módulo: INSTALACIONES ELÉCTRICAS Y AUTOMATISMOS Dirección: Dirección General de Formación Profesional. Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente. Dirección de la obra: Alfonso Gareaga Herrera Antonio Reguera García Arturo García Fernández Ascensión Solís Fernández Juan Carlos Quirós Quirós Luis María Palacio Junquera Manuel F. Fanjul Antuña Yolanda Álvarez Granda Coordinación de contenidos del ciclo formativo: Javier Cueli Llera Autor: Romualdo Pérez Fernández Desarrollo del Proyecto: Fundación Metal Asturias Coordinación: Javier Maestro del Estal Monserrat Rodríguez Fernández Equipo Técnico de Redacción: Alfonso Fernández Mejías Ramón García Rosino Luis Miguel Llorente Balboa de Sandoval José Manuel Álvarez Soto Estructuración y desarrollo didáctico: Isabel Prieto Fernández Miranda Diseño y maquetación: Begoña Codina González Alberto Busto Martínez María Isabel Toral Alonso Sofía Ardura Gancedo Colección: Materiales didácticos de aula Serie: Formación Profesional Específica Edita: Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente ISBN: 84-690-1473-0 Depósito Legal: AS-0593-2006 Copyright: © 2006. Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Todos los derechos reservados. 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Unidad 5 Regulación de Motores Sumario general Objetivos ............................................................................................ 4 Conocimientos ..................................................................................... 5 Introducción......................................................................................... 6 Contenidos generales ........................................................................... 6 Motores trifásicos de inducción. Variación de velocidad..................... 7 El MICROMASTAR 440 de SIEMENS .................................................. 14 Otros dispositivos............................................................................... 25 Resumen ............................................................................................. 27 Autoevaluación ................................................................................... 28 Respuestas actividades ......................................................................... 30 Respuestas de autoevaluación............................................................... 31 3 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos Objetivos Al finalizar el estudio de esta unidad serás capaz de: Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor Diferenciar los distintos métodos de variación de velocidad y su utilización. 4 Describir el variador MICROMASTER-440. Parametrizar el variador MICROMASTER-440. Conexionar el variador MICROMASTER-440. Unidad 5 Regulación de Motores Conocimientos que deberías adquirir CONCEPTOSS • Rectificador. • Inversor. • IGBT. • PWM. PROCEDIMIENTOS SOBRE PROCESOS Y SITUACIONESS • Realizar el conexionado del MICROMASTER. • Realizar la configuración de parámetros del MICROMASTER. ACTITUDES • Cumplir la normativa de seguridad de los laboratorios donde se realizan los ensayos. 5 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos Introducción Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor Los fenómenos físicos que explican el funcionamiento de los motores ya los estudiaste en la Unidad Didáctica 4 de Electrotecnia y los motores de inducción en particular en la Unidad Didáctica 10. De todas formas es conveniente que las repases antes de abordar la presente. 6 Los motores de inducción presentan la particularidad de que las intensidades necesarias para producir fuerzas de giro, son inducidas en la parte giratoria de la máquina, llamada rotor. Basta por tanto con conexionar el motor a la red eléctrica para obtener un campo magnético, y el resto del proceso viene por sí solo, lo cual facilita mucho la utilización y explotación de estos motores. Sin embargo, su “talón de Aquiles” siempre fue el margen de variación de velocidad que se podía obtener. Actualmente gracias al desarrollo de la electrónica de potencia, este problema se ha solucionado a un precio asequible, lo cual convierte a los motores de inducción en reyes indiscutibles del mercado. La inmensa mayoría de motores industriales/comerciales (bombas, compresores, ventiladores, trenes de laminación, trenes de transporte de viajeros de RENFE y FEVE) y domésticos (nevera, lavadora, etc), son motores de inducción. Contenidos generales A lo largo de esta unidad didáctica estudiaremos los sistemas de regulación de velocidad para motores de inducción tanto monofásicos como trifásicos. Unidad 5 Regulación de Motores Motores trifásicos de inducción. Variación de velocidad La variación de la velocidad siempre fue el “talón de Aquiles” en los motores de inducción, puesto que se conseguían márgenes muy bajos y además con mal rendimiento. Sin embargo la “explosión” de la electrónica de potencia y la bajada de los precios, supuso el empujón definido y la supremacía de estos motores frente a los de continua. Actualmente el 95 % de los motores industriales y el 100 % de los motores de trenes, están accionados por variadores de frecuencia. Variación de tensión Si variamos el valor eficaz de la tensión estatórica del motor, mediante alguno de los métodos citados en el arranque, se modifica la curva del par, con lo que para una misma carga conseguimos una variación de la velocidad. Supongamos que mediante un autotransformador reducimos la tensión del motor desde el valor nominal hasta un 80 % del mismo. Observa en la figura 1 la reducida variación de velocidad del punto 1 al 2. M (Nm) Curva a tensión nominal Curva al 80% de la nominal M AN MA margen pequeño 2 1 S Nr (rpm) Fig. 1: Comparación de velocidades a diferente tensión. 7 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos Este es el gran inconveniente de este sistema de variación de velocidad; los márgenes de variación del mismo son muy pequeños. Además en el punto 2 el deslizamiento es mayor, con lo que aumentan las pérdidas y disminuye el rendimiento. Si disminuimos la tensión por debajo del 80 % de la nominal, el motor perderá mucha capacidad de pro producir par, con lo cual es posible que no pueda vencer el par resistente de la carga, a riesgo de sobrecargarse o incluso de calarse. Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor VENTAJAS 8 DESVENTAJAS • Márgenes de variación de velocidad muy bajos. Actualmente ninguna. • Pérdida de par motor. • Pérdidas de altas y rendimiento bajo. Tabla 1: Ventajas y desventajas de la variación de tensión. Variación de frecuencia o Principio teórico La filosofía del método se basa en modificar la velocidad del campo magnético del estator (Ns), de esta forma y puesto que el rotor le sigue, se modificará la velocidad real del rotor (Nr). Recuerda que: 60 × f Ns = P • Ns es la velocidad del campo magnético del estator. • f es la frecuencia de la red de alimentación. • P es el número de pares de polos del devanado estórico. Para modificar Ns hay por tanto dos posibilidades: Modificar el número de pares de polos del devanado estatórico (P). Modificar la frecuencia de la red de alimentación (f). Aquí nos ocupa la 2º posibilidad, modificar la frecuencia. En la práctica esta modificación es una disminución por debajo del valor nominal de frecuencia; es decir una reducción de la frecuencia por debajo de 50 Hz, disminuyendo así las velocidades Ns y Nr. 1 ctividad Unidad 5 a Regulación de Motores ¿Por qué motivo crees que normalmente no se aumenta la frecuencia por encima de 50 hz? ¿Tendrá algo que ver con el motor? En figura 2 puedes ver el resultado de disminuir la frecuencia a 25 Hz en un motor de 4 polos, manteniendo la tensión en su valor nominal. La nueva velocidad de sincronismo (Ns) es por tanto 750 rpm. ¿Ves algo anormal? Curva a 400 V y 25 Hz M (Nm) Curva a tensión y frecuencia nominal 400 V y 50 Hz MA M AN S 750 (rpm) 1500 (rpm) Fig. 2: Comparación de curvas a distinta frecuencia e igual tensión. Ahora no solo el motor reduce la velocidad sino que presenta más capacidad de producir par, debido a que el campo magnético estatórico tiene más inducción y más flujo. Sin embargo este aumento de las características magnéticas por encima de las nominales, produce graves daños (saturación saturación) saturación en los circuitos magnéticos, con lo cual no es viable en la práctica. Por tanto ¿cómo podemos podemos variar la frecuencia sin saturar el circuito magnético? 9 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos El flujo del campo magnético estatórico es proporcional al cociente entre la tensión y la frecuencia, con lo que: φN = K VN fN • φ N es el flujo nominal. • VN es la tensión nominal. • fN es la frecuencia nominal. Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor • K es la constante de proporcionalidad (sin importancia). 10 Por tanto si queremos reducir la frecuencia sin alterar el flujo, debemos redu educir también la tensión en la misma proporción. El coeficiente V/f debe mantenerse constante. Ejemplo ¿A qué tensión y frecuencia se debe alimentar un motor de 400 V, 50Hz y 2 polos, si se pretende reducir a la mitad de velocidad de sincronismo? El coeficiente de V/f debe ser constante: VN/fN= 400/50=8 Ns es 3000 rpm a 50 Hz. Para reducirla a 1500 rpm habrá que alimentar a 25 Hz. Por tanto la tensión: V/f=8 -> V/25 =8 -> V=200 (V) o Curvas de par y velocidad de rotor Al variar la frecuencia y la tensión en la misma proporción por debajo de los valores nominales, la curva de par se desplaza hacia la izquierda sin deformarse y manteniendo el mismo par máximo. La velocidad del rotor (Nr) puede calcularse fácilmente (ante cargas de par resistente constante), puesto que el desli deslizamiento no varía (Fig. 3). Unidad 5 Regulación de Motores M (Nm) 200 V y 25 Hz 300 V y 37,5 Hz 400 V y 50 Hz 100 V 12,5 Hz M carga constante S 750 (rpm) S (%) 2225 (rpm) 1500 (rpm) S (%) S (%) 3000 (rpm) S (%) mismo deslizamiento Fig. 3: Curvas de par variando V y f. Ejemplo Si el motor del ejemplo anterior gira a 2900 rpm alimentado a V y f nominal, ¿a qué velocidad gira si alimentamos a 25 Hz y 200 V? El deslizamiento a tensión y frecuencia nominal es: S(%) = Ns − Nr 3000 − 2900 × 100 = × 100 = 3,33% Ns 3000 A 25 Hz se conserva el mismo deslizamiento (siempre y cuando el par resistente de carga sea constante), luego: N 2 = 1500 − (1500 ∗ 3,33 ) = 1500 − 50 = 1450(rpm) 100 11 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos o Variadores de frecuencia (y de tensión) A partir de la década de los 90 el precio de los variadores de frecuencia los hizo asequibles en el mercado, de tal forma que a día de hoy abundan incluso en la pequeña industria. Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor Estos dispositivos electrónicos ajustan la tensión y la frecuencia de alimentaalimentación del motor al valor que decida el usuario, y además son capaces de regular la velocidad manteniéndola a valor constante e inmune a las variaciones de carga. 12 Se basan en la conmutación de transistores de potencia y el método de generación tensiones de distinta frecuencia se llama PWM (Modulación de ancho de pulso). En la figura 4 puedes ver el sencillo conexionado de un variador de velocidad. R S T CP Red 400 V 50 Hz Variador de velocidad U V W Tension variable Frecuencia variable V/f=cte Motor de inducción Fig. 4: Esquema de conexiones de un variador de frecuencia. Unidad 5 Regulación de Motores En la siguiente tabla se muestran las ventajas y desventajas de los variadores de frecuencia y tensión. VENTAJAS • Gran rango de variación de velocidad. • Velocidad de giro configurable por software desde un PC conectado al variador. DESVENTAJAS • Generan corrientes perjudiciales para la red que alimenta al variador (armónicos). • Seguridad: limitar la temperatura. • No hay pérdida de carga. • Buen rendimiento. • El precio de los variadores es actualmente asequible. • Los variadores consiguen el arranque a baja frecuencia limitando la punta de corriente. 2 ctividad Tabla 2: Ventajas y desventajas de un variador de frecuencia y tensión. a Un motor de inducción presenta la placa de características que puede verse en la fotografía. El motor gira a 1400 rpm y se le pretende regular la velocidad mediante variación de frecuencia; variando la frecuencia a 10 Hz: ¿A qué tensión hay que alimentarlo si su tensión nominal son 400 V? ¿A qué velocidad girará? 13 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos El MICROMASTER 440 de SIEMENS Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor En el mercado hay gran cantidad de variadores de frecuencia. Elegimos el MICROMASTER-440 de Siemens, por ser un dispositivo con una puesta en marcha básica muy sencilla. ¿Conoces cuáles son sus características? y, ¿el modo de trabajo del convertidor? 14 Características Los reguladores de velocidad son controles electrónicos de motores que controlan la velocidad y el par de los motores de corriente alterna convirtiendo las magnitudes físicas de frecuencia y tensión de la red de distribución de electricidad en magnitudes infinitamente variables, pero manteniendo la relación entre ellas constante. o Ventajas de convertidor de frecuencia Es capaz de controlar la velocidad sin pérdidas notables. Se consume sólo lo que se necesita con lo que se ahorra energía. Por ejemplo, una reducción de un 25% de velocidad significa que se produce un ahorro del 50%. Aproximadamente se disminuye el consumo de energía en 1/3 cuando se reduce rápidamente la velocidad. No presenta piezas móviles por lo que su duración es por lo menos igual a la del resto de partes del sistema con lo que se aprovecha al máximo el motor de inducción. Incremento de la producción ya que la velocidad del motor de puede aumentar a elección sin intervenir en el proceso. Mejora del entorno de trabajo (en instalaciones de climatización y ventilación) ya que la velocidad de los ventiladores se puede ajustar a la demanda de ventilación con el fin de evitar ruidos de corriente de aire. Se puede usar junto con motores antideflagrantes, situando el regulador y el motor en lugares separados. Reducción de los costes de mantenimiento. Unidad 5 Regulación de Motores Modo de trabajo del convertidor El convertidor está formado por dos etapas (figura 5): Un rectificador no controlado (figura 6) que convierte la tensión alterna de la red en continua. Un inversor ondulador ondulador que convierte la tensión continua en alterna que se le sumi- nistra al motor. Fig. 5: Etapas de la electrónica del convertidor. Fig. 6: Rectificación. 15 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos El inversor actúa de fuente de intensidad para el inversor????? con lo que el microprocesador que controla el proceso produce una regulación perfecta en régimen transitorio (aceleración, rampas) y régimen permanente (velocidad elegida). Este microprocesador es el que realiza realmente la regulación. Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor El fundamento es mantener en todo momento la relación V/f constante (figura 7), con lo que se consigue que se pueda variar la velocidad, no aumente la intensidad en el rotor y el par se mantenga constante en la zona de no saturación, es decir, hasta la tensión y frecuencia nominales del motor. 16 Fig. 7: Relación V/f. A frecuencias mayores de la frecuencia nominal la velocidad se puede modificar pero el par empieza a bajar ya que no es posible aumentar la tensión por encima de la nominal y por tanto la relación V/f deja de ser constante y cada vez es más pequeña. En los convertidores MICROMASTER se puede aumentar la velocidad hasta 650 Hz, pero teniendo en cuenta que ya a 100 Hz el par ha bajado al 30% del nominal. Para frecuencias muy bajas tampoco se cumple la relación V/f constante, ya que si no, no habría tensión para hacer funcionar la máquina a esas velocidades. Existen 3 tipos de convertidores de frecuencia: Unidad 5 Regulación de Motores Convertidor de frecuencia con modulación por amplitud de pulsos PAM. Convertidor de frecuencia con modulación por anchura de pulsos PWM (figura 8). Inversor de corriente CSI. Fig. 8: Onda de tensión PWM. El principio de funcionamiento es el descrito anteriormente y es el mismo para los tres tipos. Nos centraremos en el tipo PWM que es el utilizado por los convertidores MICROMASTER. El inversor ondulador emplea transistores IGBT (Insulated Gate BipolarTransistors), los cuales son más fáciles de controlar, su velocidad de conmutación es elevada, y tienen muy pocas pérdidas (Fig. 9). Fig. 9: Características de conmutación de un IGBT. Estos IGBT mediante impulsos de tensión recibidos en el terminal puerta (G), entran o salen de conducción por parejas, de tal forma que van generando la onda PWM (figura 10). 17 Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor 18 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos Fig. 10: Trabajo de los IGBT y formas de onda PWM de tensión y corriente. Protecciones de MICROMASTER Protección del convertidor contra cortocircuitos en pocos microsegundos por me- dio de las protecciones del hardware. El límite de intensidad se controla normalmente por los ajustes de hardware. Unidad 5 Regulación de Motores El software también puede ser usado para calcular la capacidad de sobrecarga del motor. Algunos modelos poseen una conexión para PTC de tal forma que el accionamien- to se parará si el motor se sobrecalienta. Un sensor interno controla la temperatura para asegurar que el inversor no se so- brecalienta. El inversor puede ser protegido contra sobretensión lo que podría producirse duran- te el freno regenerativo. Conexionado del MICROMASTER El MICROMASTER se conecta a una red monofásica o trifásica de 50 Hz y genera una red trifásica de tensión y frecuencia variable. Las conexiones de fuerza se pueden ver en la figura 11. Fig. 11: Conexiones de fuerza. En cuanto al control, presenta las siguientes entradas/salidas: Entrada digital marcha/paro (DIN1 borne 5). Entrada digital inversión de giro (DIN2 borne 6). Entrada digital acuse de recibo (DIN3 borne 7). 19 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos Tres salidas digitales a relé (bornes 18-19-20, 21-22, 23-24-25). Entrada analógica 1, consigna de frecuencia (bornes 3 y 4), configurable en tensión o corriente. Salida analógica 1 (bornes 12 y 13), con información de frecuencia, tensión, inten- sidad o par, configurable en tensión o corriente. Salida analógica 2 (bornes 26 y 27), con información de frecuencia, tensión, inten- Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor sidad o par, configurable en tensión o corriente. 20 Fig. 12: Conexiones de control. Control automático del MICROMASTER Para gestionar el MICROMASTER es necesario disponer de un sistema automático e inteligente de control, que gobierne las entradas citadas en el apartado anterior. Este sistema puede ser algún dispositivo programable específico o bien un PLC de uso general. El caso más típico sería el de un PLC ejecutando un algoritmo PID, recibiendo la señal de consigna desde un sensor de la instalación y generando una señal de salida analógica que se conectará a la entrada analógica 1 (AIN1) del MICROMASTER, situada en los bornes 3-4. Unidad 5 Regulación de Motores Ejemplo Una instalación frigorífica que necesita regular el caudal de ventilación en el condensador. Supongamos que la presión óptima de condensación es 12 bar. Esta presión puede variar en función, sobretodo, de las condiciones ambientales (temperatura y humedad exterior en invierno o verano), dificultándose la condensación en verano y necesitando por tanto más caudal de aire. El bucle PID del PLC sería por tanto el siguiente: Señal de error Consigna de presión 12 bar PID DEL PLC Ganancia <0 Salida analógica PLC (o..10 V) Conexión al MICROMASTER Entrada analógica PLC (0..10 V) (4..20 mA) Sensor de presión en condensación El funcionamiento PID es el siguiente: Si el sensor mide 12 bar (presión óptima), la señal de error es 0 y el PID se encuentra en estado estático, de forma que la señal de salida no varía y por tanto la velocidad del ventilador es constante. Si el sensor mide más de 12 bar, el gas a la descarga del compresor está muy sobrecalentado y debe mejorarse la condenación; la señal de error es negativa y multiplicada por la ganancia negativa del PID da resultado positivo; el PID se encuentra en estado ascendente, de forma que la señal de salida aumenta y por tanto la velocidad del ventilador también, mejorando así el cauda de aire de condensación y ayudando a la condensación. Si el sensor mide menos de 12 bar, el gas a la descarga del compresor está poco sobrecalentado; la señal de error es positiva y multiplicada por la ganancia negativa del PID da resultado negativo; el PID se encuentra en estado descendente, de forma que la señal de salida disminuye y por tanto la velocidad del ventilador también, reduciendo así el caudal de aire de condensación. (continúa) 21 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos Ejemplo (continuación) El esquema global del sistema de regulación puede verse en la siguiente figura: R S T Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor CP 22 Red 400 V 50 Hz PLC S7-300 MICROMASTER 440 Señal analógica de (0..10 V) U V W Sensor de presión en condensación (0..10 V) (4..20 mA) Tension variable Frecuencia variable V/f=cte Motor de inducción (ventilador) Parámetros de control del MICROMASTER Los parámetros para realizar una puesta en servicio rápida del MICROMASTER son los siguientes: Unidad 5 PARÁMETRO Regulación de Motores DESCRIPCIÓN P0010 Puesta en servicio rápida 1=Quick Commissioning Recuerde que P0010 debe retornarse siempre a “0” antes de poner en marcha el motor. Sin embargo, si tras la puesta en servicio se ajusta P3900=1, esto se hace automáticamente. P0100 Europa/Norteamérica 0=kW/50 Hz Para los ajustes 0 y 1, use interruptor DIP 2. 1=hp/60 Hz Para el ajuste 2, use P0100. 2=kW/60 Hz P0304*) 10 V-2000V Tensión nom.del motor Tensión nominal del motor (V) tomada de la placa de características. P0305*) Corriente nom. Del motor 0…2*)nom Corriente nominal del motor (A) tomada de la placa de características. P0307* Potencia nom. Del motor 0 kW-2000kW Potencia nominal del motor (kW) tomada de la placa de características.Si P0100=1, los valores deberán ser en hp. P0310* Frecuencia nominal del motor 12-650 Hz Frecuencia nominal del motor (Hz) tomada de la placa de características. P0311* Velocidad nominal del motor 0-40000 Velocidad nominal del motor (rpm) tomada de la placa de características. 1/min Selección de la fuente de órdenes (on/off/inverso) P0700 1=BOP 2=Bornes/terminales (por defecto) Selección de la consigna de frecuencia P1000 1= BOP 2= Consigna analógica (por defecto) Frecuencia min. Del motor P1080 Ajuste del mínimo de la frecuencia del motor (0-650 Hz) a partir de la cual girará el motor con indiferencia de la consigna de frecuencia ajustada. El valor aquí ajustado es válido tanto para giro horario (a derechas) como antihorario (a izquierdas). Frec. Máx. del motor P1082 Ajuste del máximo de la frec. Del motor (0-650 Hz) a partir de la cual girará el motor con indiferencia de la consigna de frec. ajustada. El valor aquí ajustado es válido tanto para giro horario como antihorario. Tabla 3: Parámetros de control del MICROMASTER (continúa). 23 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos PARÁMETRO DESCRIPCIÓN P1 Tiempo de aceleración P1120 Tiempo que lleva al motor acelerar de la parada a la frecuencia máxima ajustada. Tiempo de deceleración P1121 Tiempo que lleva al motor decelerar de la frecuencia máxima del motor a la parada. Fin de p.e.s. rápida Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor 0= Fin sin cálculo motor o Reset ajuste fábrica. 24 P3900 1= Fin con cálculo motor o Reset ajuste fábrica (recomendado) 2= Fin sin Reset de parámetros y de E/S 3= Fin con Reset de E/S Tabla 3: Parámetros de control del MICROMASTER (continuación). Interfaz de configuración del MICROMASTER Para configura los parámetros del variador se pueden usar indistintamente alguno de los siguientes interfaces. Software. Software. El que suministre el fabricante. El bus de conexión PC-MICROMASTER puede ser USB o RS-485. Panel BOP. BOP. Se trata de un pequeño teclado frontal (figura 13). Fig.13: Panel BOP. Unidad 5 Regulación de Motores Otros dispositivos Para regular la velocidad de los motores monofásicos debe de actuarse sobre el valor eficaz de la tensión, manteniendo la frecuencia constante. Existen en el mercado dispositivos específicos para realizar esta función. ¿Sabes de qué dispositivos estamos hablando? Controladores de velocidad para motores monofásicos Volviendo al ejemplo anterior, es necesario regular el caudal de ventilación en la condensación. En muchas ocasiones los ventiladores de condensación, son motores monofásicos y por tanto la regulación de velocidad debe de realizarse a frecuencia constante, actuando sobre la tensión. Para ello hay productos específicos como el XGE Fan Control de Danfoss (figura 14 a). Fig.14 a: Colocación del XGE. El dispositivo se coloca sobre la línea de líquido (Fig 14 b). Fig.14 b: Colocación del XGE. 25 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor En la figura 15 se puede ver la relación entre la tensión monofásica generada y el SET-POINT de presión ajustado. 26 Fig.15: Relación tensión-presión. Unidad 5 Regulación de Motores Resumen Variación de velocidad Actualmente la variación de frecuencia para cambiar la velocidad de sincronismo, es el método más utilizado. Para no perder par, la tensión también debe variarse. La proporción V/f debe mantenerse constante. MicromasterMicromaster-440 Es un variador de frecuencia con gran aceptación en el mercado, debido a su facilidad de parametrización, conexión y puesta en servicio. Está compuesto por un rectificador, un inversor y una electrónica de control. Otros dispositivos El sistema más usado para automatizar un proceso de regulación de velocidad es el control del variador mediante un PLC o algún otro dispositivo análogo. Para regular la velocidad de los motores monofásicos debe actuarse sobre el valor eficaz de la tensión, manteniendo la frecuencia constante. Existen en el mercado dispositivos específicos para realizar esta función. 27 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos Autoevaluación 1. Un motor presenta la conexión y la placa de características que pueden verse en Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor las figuras siguientes: 28 Realizar la configuración de parámetros de un MICROMASTER-440 para conseguir una regulación de velocidad del mismo entre el 10% y el 100% de su velocidad nominal. Unidad 5 Regulación de Motores 2. Si el MICROMASTER se gobierna mediante el PLC de la figura, realizar el conexionado básico de control entre el PLC y el variador de velocidad. SALIDAS DIGITALES PLC SALIDAS ANALÓGICAS D/A D/A 29 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos Respuestas Actividades 1. Excepto en motores especialmente preparados para ello, el motivo es principalmente mecánico. Por encima de 50 Hz, la velocidad de sincronismo supera siempre el valor nominal y la velocidad del rotor lo superará en muchas ocasiones, con lo cual mecánicamente puede ser perjudicial para el funcionamiento del motor. 2. a. Recuerda que para que el método de variación de frecuencia sea efectivo, tamTécnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor bién debe variarse la tensión en la misma proporción: 30 V 400 = cte ⇒ =8 f 50 Si alimentamos a 12 Hz: V = 8 ⇒ V = 12 ∗ 8 = 96(V) 12 b. Para determinar la velocidad de giro, debemos tener en cuenta que el deslizamiento se mantiene en el 6,66 % de la nueva velocidad de sincronismo. Esta velocidad de 10 Hz, será la quinta parte que a 50 Hz: N S (10 Hz ) = 1500 = 300(rpm) 5 La velocidad del rotor a 96 V y a 12 Hz será: N 2 = 300 − (300 ∗ 6,66 ) = 300 − 20 = 280(rpm) 100 Unidad 5 Regulación de Motores Respuestas Autoevaluación 1. El motor se encuentra en triángulo, luego su tensión nominal es 400 V. El resto de datos nominales pueden verse en la placa de características. La configuración de parámetros es la siguiente: PARÁMETRO PARÁMETRO VALOR P0010 1 P0100 P0304 P0305 P0307 P0310 P0311 0 400 V 11,4 A 5,5 KW 50 Hz 1455 rpm P0700 2 P1000 2 P1080 5 Hz P1082 50 H P1120 Valor por defecto P1121 Valor por defecto P3900 1 COMENTARIO Durante la configuración de puesta en marcha básica, debe ser 1; luego debe ajustarse a 0 antes de arrancar el motor. Una vez arrancado el motor, recibe las órdenes del PLC a través de sus entradas digitales. Una vez arrancado el motor, recibe las órdenes del PLC a través de sus entradas analógicas. Para conseguir un mínimo del 10 % Para conseguir un máximo del 100 % Ante la ausencia de datos concretos en el enunciado, dejamos el valor de fábrica Ante la ausencia de datos concretos en el enunciado, dejamos el valor de fábrica Valor recomendado 31 Módulo: Instalaciones Eléctricas y Automatismos 2.. El esquema de conexiones es el siguiente: Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor SALIDAS DIGITALES 32 LÍNEA DE 24 V DC PLC SALIDAS ANALÓGICAS D/A + D/A CONSIGNA DE FRECUECIA (0..10 V) Unidad 5 Regulación de Motores Notas 33 Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
